А.Т. Мокроносова - Малый практикум по физиологии растений (1134226), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Горманзльная регуляция физнологических процессов у рзстений на уровне синтеза Р1!К и белка П 41-е Тимирязевское чтение. М., 1982. Либбсрт 3. Физиология растений. М., 1976, Липский А. Х Глубинное культивирование клеток высшкх растений 1! Сб. Культура клеток рзстенвй. М., 1981. С.
51 — 68. Палевой В В. Фитотармоны. Л., 1982. Полевой В. В. Роль ауксина в системах регуляции растений! 44-е Ти- мирязевское чтение. Л., 1986. !1олсзпй В. В. Физиология растений. М., 1989. Уоринг Ф, Филлипс П. Рост растений и дифференцировка. М., 1984 Фотосинтез — процесс синтеза стениями н бактериями за счет уравнение фотосинтеза: йт СОз+ 2НзА — — ь (СНзО) + 2А+ НзО, где НзА — донор водорода, (СНзО) — фрагмент молекулы углевода. Источником водорода при фотосинтезе у высших растений, водорослей и цианобактерий служит вода, поэтому в результате фотосинтеза этих организмов выделяется кислород: Фотосинтезирующие микроорганизмы в качестве донора водорода могут использовать как неорганические соединения (например, НзЯ), так и органические (например, органические кислоты).
Фотосинтез у этих организмов бескнслородный. В химическом аспекте фотосинтез — процесс синтеза сложных органических веществ из простых соединений — воды и диоксида углерода, однако в отличие от других биохимических Реакций синтеза источником энергии в этом случае является свет. С термодинамической точки зрения этот процесс, идет с запасанием энергии (АНж469 КДж1моль СН,О), В основе фотосинтеза лежит окислнтельно-восстановительный процесс переноса электронов от воды к НАДФ против гермодинамического градиента, прн этом преодолевается разность потенциалов порядка 1,2 В Движущей силой при этом служит энергия света.
Преобразование энергии света при фотосинтезе осуществляется серией последоиательных реакций и может быть подРазделено на три этапа. 1. Поглощение света пигментами и образование возбужденных молекул. 2. Первичные фотохимические реакции, в которых принимают участие возбужденные Молекулы пигментов. На этом этапе происходит трансформа- ция энергии, преобразование энергии возбужденного состояния в химическую. 3. Химические темновые реакции, в которых участвуют п~родукты фотохисиических реакций. На этой стадии осуществляется дальнейшая стабилизация первичных фото- продуктов и преобразование их в стабильные химические соединения.
Поглощение энергии света и преобразование ее в форму НАДФ Н и АТФ составляют световую стадию фотосинтеза, Дальнейшие реакции фиксации СО» и синтеза органических соединений с использованием продуктов световой стадии фотосинтеза (НЛДФ.Н и ЛТФ) составляют темновую стадию фотосинтеза. Организация и работа фотосннтетического аппарата растений находится под контролем эндогенных (генетических, гормональных) и экзогеныых (освещенностгь концентрации СО» и Ом температура и др.) факторов, Регуляция фотосинтеза затрагивает все уровни организации фотосинтстических реакций, начиная с молекулярного и кончая организменным уровнем и уровнем бногеоценоза. Важнейшим регуляторным фактором на уровне целого растения являются донорно-акцепторные отношения.
Характеристика организации и функционирования фотосинтетического аппарата и механизмов регуляции фотосинтеза включает как интегральные показатели (общая интенсивность фотосинтеза, накопление биомассы, содержание пигментов ч их набор в листьях и др.), так и показатели активности отдельных реакций фотосинтеза (фотохимическая активность хлоропластов, активность фотофосфорилирования, образование фотоиндуцируемого электрохимического потенциала Нь, каталитическая активность отдельных ферментов и др.).
Важным условием проведения исследований является учет физиологического состояния растеыий и условий их выращивания. ЗАДАЧА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА РАСТЕНИИ Для характеристики интенсивности фотосинтеза могут бьыь использованы различные показатели; интенсивность газообмена, учет накопления ассимилятов в растениях, энергетическая эффективность фотосиытеза, активность отдельных звеньев фотосинтеза и др. Е!аиболее распространенными методами оценки суммарной интенсивности фотосинтеза являются газомегрические, основанные на учете количества поглощенного углекислого газа нли выделенного кислорода.
В настоящее время для исследования фотосннтстыческого газообмена растений широко применяют инфракрасную спектроскопию (подробнее см. «Фотосинтез и биопродуктивностгк методы определения»), используют также радиоуглеродный и электрохнмнческий (полярографический) методы, манометри- ческий метод Варбурга и др. Выбор метода зависит от цели работы, а также наличия конкретной лабораторной техники. РАБОТА 1. ОПРЕДЕЛЕНИ1'.
ИНТЕНСИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА и дыхАния целых РАстГнии пОляРОГРАФическим ьтетОЛОм Полярографический метод основан ыа анализе зависимости между силой тока, характеризующей скорость злектрохимического процесса, н напряжеыием, приложенным к электроду. Метод может быть использован при условии, что определяемое вещество (или ион) способно электрохимически восстанавливаться илн окнсляться на поверхности электрода.
В опытах используют закрытый электрод Кларка, в котором катодом является платина, анодом — серебро (погруженное в КС1 нлн в какой-либо другой э.лектродный буфер). Тонкая тефлоновая пленка, проницаемая для газов, защищает электрод от загрязнения. Кислород на электроде восстанавливается в две стадии. Начальная реакция кислорода протекает на платиновом катоде: О»+4е+2Н»О-+-4ОН Затем ионы ОН диффундируют к электроду сравнения и взаимодействуют с серебром: 2ОН вЂ” +2Ап — ~-Ад»0+Н»О+2еК Реакция, проходящая на электроде, выражается,суммарным уравнением: Ох+ 4Н++4е-~-2НхО. Проведению опыта предшествует снятие вольг-амперной характеристики электрода, Это необходимо, чтобы установить значения потенциала, прилагаемого к электроду, в пределах которого сила тока, проходящего через электрод, остается постоянной. Такой ток называют предельныли Величина предельного тока пропорциональна концентрации вещества, восстанавливающегося на катоде.
Пропорциональная зависимость между предельным током и концентрацией ыосстанавливаемого веы1сства в растворе н янляется основой полярографического анализа. В опытах проводят измерение значения силы тока при потенциале, равном потенциалу полуволыы (для используемого в опыте электрода ~рц» — — б50 мВ). Подробнее теорию полярографии см. в равд !Ч, задача 4.
Цель работы. Определить интенсивность фотосинтеза и дыхания ыа целых растениях или отдельных листьях по выделению илн поглощению кислорода соответственно. 53 Реактивы н оборудование: полярографнческая установка с закрытым электродом Кларка: сушильные шкафы ((05 н 80'С); аналитические весы; эьснкатор; миллиметровая бумага.
Обьект исследования: проростки растенвй (пшеницы, кукурузы и др.), выращенных в различных условиях водоснабжения, освещения, минерального питания; листья растений разного возраста. Ход работы. Определения полярографическим методом проводят на специальной установке (блок-схему см, на рнс. 29, П~риложение 11). Установка позволяет параллельно проводить измерения в двух независимых герметичных камерах с растениями. Канал регистрации для каждой камеры содержит ячейку с закрытым электродом Кларка, усилитель ЛПУ-01 и микровольтнаноамперметр Ф-136.
Растения различных физиологических вариантов (см. Объект исследования) помещают в камеры так, чтобы там были только листья; стебли и корни остаются снаружи. Камеры герметично закрывают, после чего их подсоединяют одним отводом к компрессору, а другим -- к ячейке с электродом. Определение интенсивности фотосинтеза производят при освещении растений лампой накаливания. Интенсивность дыхания определяют в темноте, выключив свет и закрыв камеры темной тканью. Запись фотосинтеза и дыхания одних и тех же растений повторяют два-три раза. После регистрации фотосинтеза и дыхания растения извлекают из камер и взвешивают листья отдельно каждого варианта. Затем определяют площадь листьев весовым способом.
Для однодольных растений замеряют длину и ширину листьев. и затем вычисляют площадь листьев по формуле где 1 — длина листа д — ширина листа в наиболее широкой его части. Для определения сухой массы листья высушивают в термостате при 105'С до постоянной массы. Расчет интенсивности фотосинтеза и дыхания. Для расчета интенсивности фотосинтеза и дыхания необходимо осуществить переход от значений диаграммной ленты самописца к количеству кислорода, выделившегося или поглощенного за определенное время. При этом исходят из следующего. 1.
Начальный ток, который проходит через электрод в отсутствие растений, обусловлен кислородом, находящимся в замкнутом объеме камеры, компрессора и отводящих шлангов (далее называем «канал»). Обьем кислорода рассчитывают, исходя из его содержания в воздухе — 21о(о. Начальный ток для каждого канала 1з и 12 всякий раз необходимо отмечать. 54 2.
Известна калибровка цены деления диаграммной ленты в единицах тока (определить зара|нее(). Таким образом, зная величину начального тока, количество кислорода, обусловливающее этот ток, и цену деления для 1 мкл в миллиметрах диаграммной ленты, можно определить цену деления диаграммной ленты в миллилитрах 02. Пример, Начальный ток 11 — — 1,6 гнкЛ.
В канале 1 содержится 75,85 мл 02, .0,1 мкЛ соответствует 24 мм диаграммной ленты. Тогда 24.1,6: 0,1=384 мм диаграммной ленты соответствует 75,85 мл 02. Отсюда 1 мм диаграммной ленты равен 75,8: 384= =0,198 мл 021мм. Расчет интенсивности фотосинте- за и дыхания по диаграммнои записи (рис. 8) проводят следующим образом. 1. Соединяют на диаграммной ленте прямой линией точки от одного канала. 2. Опускают перпендикуляр «а» из любой точки этой линии на продолжение «нулевой» линии и измеряют его величину в миллиметрах. Эта величина соответствует изменению концентрации 02 в канале за нплда1лгнпв йуи«енса дппвремя, прошедшее с момента начала регистрации (измеряется отрезком «б»).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
